电力系统继电保护误动实例分析

国网电视讲座国网电视讲座—电力系统继电保护动作实例分析2电力系统继电保护动作实例分析2(电流差动及110V线路部分）景敏慧2013530景敏慧2013.5.30目录目录例21.220kV线路光差保护两侧TA类型不同误动例22.故障电流暂态直流分量引起光差保护误动例24.故障线路重合闸时非故障线路误动例25.线路单相接地光差动保护误跳三相第四章配电线路继电保护动作实例分析第节弱电源侧保护安装处电流电压的简单计算方法第一节弱电源侧保护安装处电流电压的简单计算方法目录目录第二节用动模试验验证无电源侧电流和母线电压的计算方法第三节直配线路故障保护动作实例分析例33线路A相接地弱电侧保护正确动作例34线路保护受零序互感影响误动分析例35直配线两相接地两侧保护正确动作例例36相间接地故障相邻线接地距离误动分析例36相间接地故障相邻线接地距离误动分析目录目录例36相间接地故障相邻线接地距离误动分析例38直配线路保护误选相实例分析例40纵联距离零序方向保护转换性故障分析例41ⅠAB-ⅡA跨线故障分析例21.220kV线路光差保护两侧TA类型不同误动线路光纤电流差保护因侧采用测量电流互感器使区外故障误动本例主要说明测量电流线路光纤电流差保护，因一侧采用测量电流互感器使区外故障误动。本例主要说明测量电流互感器深度饱和后，互感器的二次看到的电流波形，应如何解释。以方便以后的事故分析。本例中压板投闭重沟三位置且电厂侧的电压互感器二次有多点接地电压波形欠准确本例中压板投闭重沟三位置，且电厂侧的电压互感器二次有多点接地，电压波形欠准确。1．变电站侧P级互感器二次的电流波形基本能正确传变(C相故障)2发电厂侧用测量互感器二次的电流波形不能正确传变2.发电厂侧用测量互感器二次的电流波形不能正确传变两侧故障相C相,二次电流波形发生了很大的差异，从变电站C相二次波形也有直流分量，此直流分量在衰减中，大约只存在有三个周波，当断路器切除时，已基本衰减完毕。而电厂侧C相电流流分量在衰减中，大约只存在有三个周波，当断路器切除时，已基本衰减完毕。而电厂侧相电流发生了严重畸变，因而一定会有差流出现，引起了保护的误动。3电流互感器暂态传变3.电流互感器暂态传变求解在铁芯未饱和前一次含有直流分量时的励磁电流（摘录《高压电网继电保护原理与技术》第十四章，依理想电路列方程，得：3电厂侧故障相电流波形的解释3.电厂侧故障相电流波形的解释电厂侧TA铁心饱和拐点电压很低，要求铁心有保安系数。在传变负荷电流时精度高，在传变故电厂侧铁心饱和拐点电压很低，要求铁心有保安系数。在传变负荷电流时精度高，在传变故障电流时，即使一次没有直流分量，故障也会出现深度饱和的情况，在线性传变段的时间很短。在本次故障时，变电站的第一个半周为正半周，在发电厂侧就一定是负半周，电厂侧在负半周的线性段时间大约只有3ms左右。在线性段,由于励磁阻抗很大,电流不能突变,这一段的传变主要靠二次产生的自由分量得到。这一段时间段，在励磁回路，强迫分量与自由分量相反，自由分量会衰减，随铁心饱和二次时间常数TS下降，因此有了衰减常数减小的且正向的第二时间段，在这段时间内铁心惭惭进入饱和，励磁阻抗下降，一次强迫电流分配至励磁电流增加，形成了恶性循环，铁心很快进入深度饱和。二次电流提前为零，但此时二次的自由分量并非也为零，它要按原来的路径衰减，我们一般称之为续流，所以出现了图中的本应为负半周的波形而成为正半周的包头状的波形。一次分量在衰减且正负方向在变化，第二个正向包头为退出本方向包和的正确传变，为一个周期比一个周期退出饱和，二次电流波形也趋于稳定的正弦波。试验室佐4.试验室佐证在高压试验室对SH5P30、1000/1、20VA互感器进行了试验，当时二次负荷为0.5欧。比较(a)(b)（c)可知当一次电流水平提高和非周期分量增大时互感器的饱和程度较(a)、(b)、（c)可知，当次电流水平提高和非周期分量增大时，互感器的饱和程度会增大。特别是（c)图，与我们此次故障时电厂侧的波形图极其相似。从而佑证了我们的分析是正确的。（a）周期分量12kA，非周期分量54%（b）周期分量30kA，非周期分量73%（c）周期分量30kA，非周期分量100%（）周期分量，非周期分量4．线路电流差动用电流互感器的选择线路电流差动保护的正确动作首要条件是两侧的电流互感器要选择得正确。理想的选择应该是线路电流差动保护的正确动作，首要条件是两侧的电流互感器要选择得正确。理想的选择应该是两侧均选择参数合理、变比相同、类别相同电流互感器。对220kV参见《电流互感器和电压互感器选择用计算导则》DL/T866附录C2；对500kV参见附录D1。特别还要注意实际二次回路负荷情况。若两择用计算导则》/附录；对参见附录。特别还要注意实际二次回路负荷情况。若两侧的二次负荷无法调整一致，则要按《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（试行）继电保护专业重点实施要求8.3.5校核各侧二次负载的平衡情况，并留有足够裕度。例22故障电流暂态直流分量引起光差保护误动例22.故障电流暂态直流分量引起光差保护误动1故障情况介绍1.故障情况介绍220kV带线路对变压器进行空充，恰巧只有B相合闸，且变压器低压侧地线未拆除。引起线路分相电流差动保护区外故障误动作三相跳闸(重合闸投三相重合闸)重合成功相电流差动保护区外故障误动作。三相跳闸(重合闸投三相重合闸)，重合成功。2.线路两侧故录图3.故障录波分析；比较线路两侧故录电气量，可以得出几下几点：故中（1）两侧的三相电流均只有B相有电流，且故障电流中含有几乎全偏移的直流分量；此波形是恰巧遇上电压过零时合闸；电流的波形是故障波形，而不是涌流波形。因此判定合闸侧只合上相且变压器另侧的B相定有接地点与事故后检查情因此判定合闸侧只合上一相，且变压器另一侧的B相一定有接地点，与事故后检查情况一致。（2）两侧的B相电流相位相反两侧电流互感器的二次接线正确（2）两侧的B相电流相位相反，两侧电流互感器的二次接线正确。（3）从保护装置的录波图可见，含直流分量的一次电流基本正确传变至二次，说明近故障侧电流互感器基本上没有出现饱和；两侧保护装置同型辅助互感器均带有小气隙远故障侧保护装置录互感器基本上没有出现饱和；两侧保护装置同型，辅助互感器均带有小气隙，远故障侧保护装置录波图显示：在故障后40ms左右B相电流有畸变，说明主电流互感器出现了暂态饱和。（4）远故障侧零序Ⅰ段电流定值为43A（来源于定值单）故障零序电流为785A（来源于分析（4）远故障侧零序Ⅰ段电流定值为4.3A（来源于定值单），故障零序电流为7.85A（来源于分析软件）零序Ⅰ段29ms动作出口，因投入三相重合闸而三跳。跳闸时本端电流互感器还未能出现饱和，差电流只有2.81A（来源于分析软件），并未能使差动也同时出口跳闸。近端零序Ⅰ段电流定值，差电流只有（来源于分析软件），并未能使差动也同时出口跳闸。近端零序Ⅰ段电流定值为9.5A（来源于定值单），零序Ⅰ段不能动作。（5）故障发生后大约40ms，远端电流互感器出现了饱和，B相差流增大，达5.51A（来源于分析软件），近端57ms发差动出口跳闸令。同时向远方发跳闸令，使远方差动保护在72ms发跳令。4.杜绝方法：（1）加强管理，严格执行运行操作规程。杜绝带地线合断路器的现象再次发生。加检修维护作杜绝今动合路出合单相的象（2）加强检修维护工作质量，杜绝今后手动合断路器，出现只合单相的现象。（3）建议线路光纤电流差动保护也增加抗电流互感器饱和制动措施，以防止两侧主电流互感器传变电流不致引起误动传变电流不一致引起误动。（4）对220kV线路的电流差动保护，应选用参数满足要求的PR类电流互感器，以避免互感器剩磁对电流传变的影响磁对电流传变的影响。5．提示手动合于故障可能会撞到恰巧电压过零时合于故障故障电流中会出现较大的直流分量但手动合于故障，可能会撞到恰巧电压过零时合于故障，故障电流中会出现较大的直流分量，但由于电流互感器的励磁阻抗是一个大电感，励磁电流（既电流互感器误差电流）不能跃变，因而电流互感器饱和出现的较晚大约在数十ms以后。电流互感器饱和出现的较晚，大约在数十ms以后。录波图中看到了：断路器在一次电流过零点附近跳闸，二次电流在一次电流消失后的直流托尾现象。现象。例24故障线路重合闸时非故障线路误动例24.故障线路重合闸时非故障线路误动1.故障情况简介故障系统主接线简图如图1所示，220kV系统线路F点发生B相故障，故障线路两侧保护均正确动作选跳B相，图1中05、06断路器跳开；06断路器经单重时间先重合成功，重合后大约200ms，故障线相次发生故障断路立跳相在断路相跳后断路合点线C相再次发生故障，06断路器立即跳开三相。在06断路器三相跳开后8ms，05断路器重合于F点永久性故障。非故障线路I光差保护B相，在05断路器重合后误动。2I线保护故障录波图2.I线保护故障录波图非故障线误动时，各断路器电流录波如图2所示。断路器040506电流互感器型号为5P352500／5线路B的电流为0405互感器的和电流。断路器04、05、06电流互感器型号为5P35、2500／5，线路B的电流为04、05互感器的和电流。3故障录波情况分析3.故障录波情况分析：图2（a）中I线乙站04或05电流互感器由于剩磁的影响，在4ms左右出现了饱和，之后渐渐退出饱和。04或05互感器饱和后，两互感器励磁阻抗发生变化，是哪一个先饱和，录波解释比较困难，但并不影响4ms左右04或05电流互感器出现饱和结论的正确性。图2（b）为I线A站断路器故障电流录波图电流中虽有非周期分量但量值不大并没有影响互图2（b）为I线A站断路器故障电流录波图，电流中虽有非周期分量，但量值不大，并没有影响互感器正确传变电流，直流分量大约在20ms左右即衰减到零。图2（c）是I线两侧和电流，结合时标对比图2中各波形，可得出线路I两侧差流在故障后4ms后出现，因而导致了05断路器后重合于永久性故障时，I线差动保护在区外故障误动作。05断路器重合于故障时的电流，是04断路器与I线A侧断路器电流之和，借助故障线路故录得出（此时06断路器开路，故障线本侧所录电流为05互感器电流），估算电流约为12～15kA，正确传变时间大约为10ms，由此可知，该站的互感器参数选择是符合导则要求的，非故障线差流是04断路器电流互感器高剩磁导致的饱和而线起的。高剩磁由何而来，还要看04断路器电流互感器的运行历史，是否曾有深度饱和留有剩磁的历史。4.解决措施：（1）将P级电流互感器改为PR级电流互感器，消除剩磁对互感器的影响。（）在电流差动保护原理中应考虑抗饱和问题（2）在电流差动保护原理中应考虑抗TA饱和问题。5.提示：PR级电流互感器可以控制剩磁在10%以下而且价格不高能生产TP型电流互感器的PR级电流互感器可以控制剩磁在10%以下，而且价格不高，能生产TP型电流互感器的厂家均可生产，可以推广使用。25线路单相接地光差动保护误跳三相25.线路单相接地光差动保护误跳三相1.故障情况简介线路发生A相区内故障，甲侧16ms差动保护跳A相，29ms跳ABC三相；乙侧17ms差动动作跳A相。甲侧CT变比：1200/5A；差动高定值1.5A，低定值1.3A，换算到一次侧：差动高定值360A，低定值312A。乙侧CT变比：1600/5A；差动高定值1.5A，低定值0.9A，换算到一次侧：差动高定值致检察保480A，低定值288A，两侧差动定值一次侧整定的不一致。08年7月停电检察，没发现保护和二次回路有任何问题，之后的一次故障正确动作，电流波形无异常。2故障线路保护两侧故障录波2.故障线路保护两侧故障录波图1为线路区内故障把两侧各相电流作在一起的故录波形图，黑色为甲侧各相一次电流，红色为乙侧各相次电流为乙侧各相一次电流。线路区内故障两侧各相电流图3故障情况分析：3.故障情况分析：故障电流录波图1中，甲侧(黑色线)B、C相电流在A相发生故障后约10ms左右出现了第一个偏向一侧的尖波电流为了便于两侧统一分析把两侧的电流均换算到一次侧处理根据